Svaki organizam je integralni živi sustav.

Unatoč različitim funkcijama i različitim veličinama, opća struktura stanica je slična.

Sastoji se od tri neraskidivo povezana dijela:

1. školjke,

2. citoplazma,

3. jezgre.

U tipičnom životinjska stanica Razlikuju se sljedeće strukture:

1.membrana;

2.jezgra;

3.citoplazma;

4.endoplazmatski retikulum (ER) ;

5.Golgijev kompleks;

6.lizosomi;

7.mitohondriji;

8.ribosomi;

9.stanično središte;

10. organoidi kretanja .

7. Što je osmotski tlak ?

Osmotski tlak, difuzijski tlak, termodinamički parametar koji karakterizira tendenciju otopine da smanji svoju koncentraciju u kontaktu s čistim otapalom zbog protudifuzije molekula otopljene tvari i otapala.

Koncentracija iona i šećera u staničnom soku središnje vakuole obično je veća nego u staničnoj stijenci; Tonoplast značajno usporava difuziju ovih tvari iz vakuole, a istovremeno je lako propustljiv za vodu.

Stoga će voda teći u vakuola. Ovaj jednosmjerni proces difuzije vode kroz selektivno propusnu membranu naziva se osmoza A. Voda koja ulazi u stanični sok vrši pritisak na protoplast stijenke, a preko njega na staničnu stijenku, uzrokujući njezino napeto, elastično stanje, odn. turgor stanica.

Turgor osigurava da neodrvjeli biljni organi zadrže svoj oblik i položaj u prostoru, kao i otpornost na mehaničke čimbenike.

Ako se stanica stavi u hipertoničnu otopinu neke vrste neotrovna sol ili šećera (tj. u otopinu veće koncentracije od koncentracije staničnog soka), tada dolazi do osmotskog oslobađanja vode iz vakuole. Zbog toga se njegov volumen smanjuje, protoplast elastične stijenke odmiče od stanične stijenke, nestaje turgor i stanična plazmoliza .

Plazmoliza je obično reverzibilna. Kad se stanica stavi u vodu ili hipotoničnu otopinu, središnja vakuola ponovno snažno apsorbira vodu, protoplast se ponovno pritisne na staničnu stijenku i turgor se ponovno uspostavlja. Plazmoliza može poslužiti kao pokazatelj živog stanja stanice; mrtva stanica nije plazmolizirana jer nema selektivno propusne membrane.

Gubitak turgora uzrokuje venuće biljke. Kad se suše na zraku u uvjetima nedovoljne opskrbe vodom, tanke stanične stijenke skupljaju se istodobno s protoplastom i postaju naborane.

Turgorski tlak ne samo da održava oblik neodrvjelih dijelova biljke, već je i jedan od čimbenika rasta stanice, osiguravajući rast stanice produljenjem, tj. upijanjem vode i povećanjem veličine vakuole. U životinjskim stanicama nema središnje vakuole; njihov rast se događa uglavnom zbog povećanja količine citoplazme, stoga je veličina životinjskih stanica obično manja od veličine biljnih stanica.

središnji vakuola nastaje spajanjem brojnih malih vakuola koje su prisutne u meristematskim (embrionalnim) stanicama. Vjeruje se da ove citoplazmatske vakuole tvore membrane endoplazmatskog retikuluma ili Golgijevog aparata.

8. Što je citoplazma?

Citoplazma je unutarnji okoliš žive stanice, osim jezgre, omeđen plazma membranom. Uključuje hijaloplazmu - glavnu prozirnu tvar citoplazme, bitne stanične komponente koje se nalaze u njoj - organele, kao i razne nepostojane strukture - inkluzije.

Citoplazma uključuje sve vrste organskih i anorganskih tvari. Također sadrži netopivi metabolički otpad i rezervne hranjive tvari. Glavna tvar citoplazme je voda.

Citoplazma se neprestano kreće, teče unutar žive stanice, kreće se s njom razne tvari, inkluzije i organele. Ovo kretanje se naziva cikloza. U njemu se odvijaju svi metabolički procesi.

Citoplazma je sposobna za rast i reprodukciju i, ako se djelomično ukloni, može se obnoviti. Međutim, citoplazma normalno funkcionira samo u prisutnosti jezgre.

Bez nje citoplazma ne može dugo postojati, baš kao ni jezgra bez citoplazme. Najvažnija uloga citoplazme je ujediniti sve stanične strukture (sastavnice) i osigurati njihovu kemijsku interakciju.

Praćenje

Građa stanice

Ćelija- elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti živih organizama, koja ima vlastiti metabolizam i sposobna je za samoreprodukciju i razvoj.

Eukariotske stanice sadrže jezgru odvojenu od citoplazme membranom. Karakteristični su za biljke, gljive i životinje.

Tijekom razvoja i diferencijacije eukariotske stanice jezgra ponekad može biti uništena, kao što se događa, na primjer, u zrelim eritrocitima sisavaca.

Citoplazma- unutarnje okruženje stanice, osiguravajući kemijsku interakciju svih staničnih struktura.

To uključuje hijaloplazma(prozirna tvar na bazi vode) i stanične komponente koje se nalaze u njoj ( organele I uključenje). Citoplazma stanice neprestano se kreće, a s njom se kreću organele i inkluzije.

Citoplazma sposoban za rast i razmnožavanje; ako se djelomično ukloni, može se oporaviti. Međutim, citoplazma normalno funkcionira samo u prisutnosti jezgre. Bez nje citoplazma ne može dugo postojati, baš kao ni jezgra bez citoplazme.

Značajke strukture:

• Viskozna bezbojna tvar.
• U stalnom je pokretu.
• Sadrži organele - trajne strukturne komponente i stanične inkluzije - nepostojane stanične strukture.
• Uključci mogu biti u obliku kapljica (masti) i zrna (proteini, ugljikohidrati).

Obavljene funkcije:

• Povezuje sve dijelove ćelije u jedinstvenu cjelinu.
• Prevozi tvari.
• U njemu se odvijaju kemijski procesi.
• Obavlja funkciju podrške.

Najvažnija uloga citoplazme je ujediniti sve stanične strukture (sastavnice) i osigurati njihovu kemijsku interakciju.

Svaka stanica ima vrlo složenu strukturu. Sadržaj stanice, kao i mnoge unutarstanične strukture, ograničen je biološke membrane(lat. membrana- "koža", "film") - najtanji filmovi (debljine 3,5-10 nm), koji se uglavnom sastoje od proteina i lipida.

Stanična membrana(ili plazma membrana) odvaja sadržaj bilo koje stanice od vanjskog okoliša, osiguravajući njenu cjelovitost.

Stanična membrana je dvoslojna (dvoslojna) molekula fosfolipidi. Imaju hidrofilni ("glava") i hidrofobni ("rep") dio. Hidrofobna područja okrenuta su prema unutra, a hidrofilna područja prema van.

Biološka membrana sadrži proteine: sastavni(prodiru kroz membranu), poluintegralni(uronjen jednim krajem u vanjski ili unutarnji lipidni sloj) i površan(nalazi se izvana ili u blizini iznutra membrane). Neki od njih kontaktiraju stanični citoskelet i obavljaju funkciju kanala i receptora.

Membrane također mogu sadržavati ugljikohidrate povezane s proteinskim molekulama ( glikoproteini) ili lipidi ( glikolipidi). Ugljikohidrati se obično nalaze na vanjskoj površini membrane i obavljaju funkcije receptora.

Funkcije membrane

• barijera - osigurava reguliran, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam sa okruženje;
• transport - tvari se transportiraju u i iz stanice kroz membranu (prijem hranjivim tvarima unutar stanice, uklanjanje krajnjih produkata metabolizma, održavanje konstantne koncentracije iona);
• receptor (vezivanje hormona i drugih regulatornih molekula);
• u višestaničnim organizmima osigurava kontakte među stanicama i stvaranje tkiva.

Stanične membrane imaju polupropusnost, ili selektivna propusnost. Osmišljeni su tako da reguliraju proces transporta tvari u stanicu: neke tvari prolaze, a druge ne. Glukoza, aminokiseline, masne kiseline i ioni polako difundiraju kroz njih.

Postoji nekoliko mehanizama za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje van: difuzija, osmoza, aktivni transport I egzo- ili endocitoza. Difuzija i osmoza su pasivne prirode - ne zahtijevaju energiju. Preostali mehanizmi dolaze s potrošnjom energije.

Pasivni transport- proces prolaska tvari kroz membranu bez utroška energije. U tom slučaju tvar se kreće iz područja visoke koncentracije prema niskoj strani, tj. uz gradijent koncentracije.

Razlikuju se sljedeće vrste pasivnog transporta:

• jednostavna difuzija(za male neutralne molekule (H 2 O, CO 2, O 2), kao i hidrofobne organske tvari niske molekularne težine koje lako prodiru kroz membranske fosfolipide duž koncentracijskog gradijenta;
• olakšana difuzija(za hidrofilne molekule transportirane duž gradijenta koncentracije, ali uz pomoć posebnih integralnih proteina koji tvore kanale u membrani koji osiguravaju selektivnu propusnost. Za elemente kao što su K, Na i Cl, postoje vlastiti kanali. Štoviše, kalijevi kanali su uvijek otvoren.

Aktivni transport je prijenos tvari kroz membranu protiv koncentracijskog gradijenta. Takav prijenos zahtijeva utrošak energije od strane stanice. Izvor energije je obično ATP.

Predmet: Sastav i građa stanice.

Zadaci:

• Edukativni: ponoviti, sažeti i sistematizirati znanja učenika o temi.
• Razvojni: nastaviti razvijati vještine analize, isticanja glavnih točaka, sažimanja i sistematiziranja materijala.
• Edukativni: njegovati osjećaj za timski rad, poboljšati vještine grupnog rada.

Oprema: dva plakata, flomasteri, sjemenke suncokreta, krumpirov škrob, zaslon za snimanje aktivnosti učenika.

NAPREDAK SATA

I. Organizacijski trenutak

II. Pripremna faza

Učenici su podijeljeni u dvije ekipe. Na lekciju su pozvani roditelji, razrednik, učitelji (članovi žirija). Svaki učenik ima bedž s br. Na ploči se nalazi ekran za bilježenje aktivnosti učenika.

III. Terminološka faza

1. Zagrijavanje

Učitelj redom svakom timu čita definiciju pojmova. Tim koji pogodi najviše pojmova pobjeđuje.

1. Optički uređaj koji vam omogućuje da vidite uvećanu sliku malih predmeta. (Mikroskop)
2. Unutarnji viskozni polutekući sadržaj ćelije. (Citoplazma)
3. Organela koja služi kao mjesto sastavljanja proteina. (ribosom)
4. Bakterija virus. (bakteriofag)
5. Proces apsorpcije velikih molekula organskih tvari od strane stanice. (Fagocitoza)
6. Zeleni plastidi. (kloroplasti)
7. Organela koja sudjeluje u diobi stanice i sadrži centriole. (Centar stanica)
8. Bezbojni kuglasti plastidi. (leukoplasti)
9. Ova organela štiti sadržaj stanice od utjecaja okoline. (plazma membrana)
10. Stanični organel u kojem su pohranjene nasljedne informacije. (jezgra)
11. Organele biljne stanice, koje su prozirne vezikule ispunjene staničnim sokom. (vakuola)
12. Najčešća tvar stanice. (Voda)
13. Anorganska tvar stanice, koja sadrži do 30% sve potrebne energije. (Masti)
14. Ova organela štiti sadržaj stanice od utjecaja okoline. (plazma membrana)
15. Gusti sloj celuloze na vanjskoj strani plazma membrane biljnih stanica. (Ljuska)
16. Organela koja služi kao mjesto sastavljanja proteina. (ribosom)
17. Organela u kojoj se stvara i akumulira energija. (Mitohondriji)
18. Dio jezgre; može ih biti nekoliko. (jezgrica)
19. Nećelijski oblikživot. (Virus)
20. Proces hvatanja i apsorpcije stanice tekućine s tvarima otopljenim u njoj. (pinocitoza)

2. Test

Timovi dobivaju zadatke različitih razina.

1. Dvije veze se spajaju prema određenoj karakteristici, a treća je suvišna. Pronađite i podcrtajte. Navedite razloge za svoj odgovor. (3 boda)

a) hitin, škrob, voda;
b) soli kalcija, soli kalija, vlakna;
c) masti, ugljikohidrati, voda;
d) mineralne soli, voda, bjelančevine;
e) zmijski otrov, dlaka, škrob.

2. Proteini u stanici obavljaju:

a) zaštitnu funkciju;
b) funkciju prijenosa određenih tvari;
c) obje ove funkcije.

3. Masti obavljaju sljedeće funkcije:

a) formiraju njegovu membranu;
b) unutarnja su rezerva vode;
c) odgovorni su za kretanje.

4. Glavna funkcija ugljikohidrata u stanici:

a) podupiranje;
b) energija;
c) zaštitni.

5. Nukleinske kiseline u stanici obavljaju sljedeće funkcije:

a) podupiranje;
b) zaštitni;
c) pohranjivanje i prijenos nasljednih karakteristika.

Za 5 minuta učenici predaju svoje radove žiriju koji zbraja timske i pojedinačne rezultate etape.

IV. Kemijska faza

Iz svakog tima dva učenika izlaze pred ploču kako bi radili s dijagramima “Sastav stanice”, a ostalim učenicima dajem test.

1. Voda u tijelu nadoknađuje:

a) 20%;
b) 60%;
c) 80%.

2. Zubna caklina sadrži vodu:

a) 20%;
b) 10%;
c) 1%.

3. Trajnost koštano tkivo dodajte: sol

a) kalcij;
b) kalij;
c) natrij;

4. Proteini se odnose na:

a) anorganski;
b) organske tvari stanice.

5. Nukleinske kiseline se nalaze u:

a) Golgijev aparat;
b) mitohondrije;
c) kromosomi jezgre. (Žiri)

6. Rasporedite uzlaznim redoslijedom sadržaja u kavezu kemijski elementi (3 boda):

Kalcij, vodik, ugljik, kalij

Odgovor: kalij, kalcij, vodik, ugljik.

7. Poredaj kemijske elemente prema sadržaju u ćeliji (3 boda):

Kisik, sumpor, fosfor, dušik.

Odgovor: kisik, dušik, fosfor, sumpor.

8. Poredaj kemijske spojeve prema rastućem redoslijedu sadržaja u ćeliji (3 boda):

Proteini, voda, anorganski spojevi, masti.

Odgovor: anorganski spojevi, masti, proteini, voda.

9. Od navedenih kemijskih spojeva odaberite

(A) proteini;
(B) masti;
(B) ugljikohidrati.

1) zmijski otrov;
2) škrob;
3) suncokretovo ulje;
4) hemoglobin u krvi;
5) vlakna;
6) hitin.

Odgovor: A – 1,4; B – 3; B – 2, 5, 6.

Zatim se daju zadaci za rad u timu, uzimajući u obzir stupanj težine. Cilj ekipe je osvojiti što više bodova. (Vrijeme – 5 minuta)

Dok žiri zbraja rezultate, ja izvodim tjelesnu vježbu: na stalak stavljam 2 prazna lista papira, a pored njih na stalak markere. Oba tima se poredaju nasuprot svog lista i provode natjecanje "Portret" u obliku štafete, crtajući bilo koju komponentu ćelije. Tim koji prvi nacrta točan portret ćelije pobjeđuje.

V. Pokusni stadij

1. Izvršenje laboratorijski rad prema kartici s uputama:

• “Struktura stanica kože ljuski luka luka” (1. ekipa),
• “Građa stanica lista Elodea” (2. tim).

2. Izvođenje laboratorijskih radova. Potrebno je detektirati masti u biljnoj stanici i eksperimentalno dokazati prisutnost škroba - 1. timu, prisutnost masti - 2. timu u stanicama biljnih organizama. (proziva se po jedan učenik iz svake ekipe).

U međuvremenu se ostalim učenicima nude križaljke, gdje su nazivi organela biljnih i životinjskih stanica šifrirani, a umjesto definicija nalaze se slike tih organela. Nakon završetka zadatka, rad se predaje žiriju, koji sažima rezultate ove faze i ukupni ishod lekcije.

3. Križaljka "Kavez"

Rezultati se prezentiraju žiriju.

4. Kartica sa zadatkom (odaberi točan odgovor):

Pravila za rad s mikroskopom

5. Koje su tvrdnje istinite?

– Sve stanice živih organizama imaju jezgru.
– Leukoreja se stvara u mitohondrijima.
– Sve stanice živih organizama imaju plastide.
– Kromosomi se nalaze u jezgri.
– Neki virusi imaju stanična struktura
– Pinocitoza je proces apsorpcije plazma membranom čestične tvari tvari.
– Stanica je cjeloviti sustav.

6. Dešifrirajte nazive staničnih organela (2 boda):

RODYA, LAPATSTOIMZ, CHROMOASM, VKUALO, OLOKACHOB, PLITADYS

7. Koji od navedenih organela nije prisutan u stanici? (2 boda)

RYOP, AKOLOCHBO, ZHLEKMETKINI, YAROD, RYADSHYKO

8. Upiši slova koja nedostaju:

C–TOPLAZMA, B–KUOL, M–TOHONDRIJI, LYS–SOMA, F–GOCITOZA, END–PLAZMATSKI S–T, R–BOS–MA, –DRO.

VI. Provjerite svoje znanje

– Koje su ćelije prikazane na slici?

– Koje su organele prikazane?

– Koje funkcije obavljaju?

VIII. Sažetak lekcije

Ćelija…………………………………………………………1

Građa stanice………………………………………………………2

Citologija…………………………………………………………..3

Mikroskop i ćelija………………………………………………..4

Dijagram stanične strukture………………………………………………………….6

Dioba stanica………………………………………………………10

Shema mitotičke stanične diobe…………………………...12

Ćelija

Stanica je elementarni dio organizma, sposoban za samostalan život, samoreprodukciju i razvoj. Stanica je osnova građe i života svih živih organizama i biljaka. Stanice mogu postojati kao samostalni organizmi ili kao dio višestaničnih organizama (stanice tkiva). Pojam "stanica" predložio je engleski mikroskopist R. Hooke (1665.). Stanica je predmet proučavanja posebne grane biologije – citologije. Sustavnije proučavanje stanica počelo je u devetnaestom stoljeću. Jedan od najvećih znanstvene teorije U to vrijeme postojala je stanična teorija, koja je tvrdila jedinstvo strukture cijele žive prirode. Proučavanje bilo kojeg života na staničnoj razini leži u središtu modernih bioloških istraživanja.

U strukturi i funkcijama svake stanice nalaze se znakovi koji su zajednički svim stanicama, što odražava jedinstvo njihovog podrijetla od primarnih organskih tvari. Pojedinačna svojstva različitih stanica rezultat su njihove specijalizacije u procesu evolucije. Dakle, sve stanice na isti način reguliraju metabolizam, udvostručuju i koriste svoj nasljedni materijal, primaju i iskorištavaju energiju. Istodobno, različiti jednostanični organizmi (amebe, papuče, cilijati itd.) Jako se razlikuju po veličini, obliku i ponašanju. Stanice višestaničnih organizama razlikuju se ne manje oštro. Dakle, osoba ima limfoidne stanice - male (oko 10 mikrona u promjeru) okrugle stanice uključene u imunološke reakcije i živčane stanice, od kojih neke imaju procese duže od metra; Ove stanice obavljaju glavne regulatorne funkcije u tijelu.

Prva citološka metoda istraživanja bila je mikroskopija živih stanica. Moderne opcije intravitalna svjetlosna mikroskopija - fazno-kontrastna, luminiscentna, interferencijska itd. - omogućuju proučavanje oblika stanica i opće strukture nekih njihovih struktura, kretanje stanica i njihovu diobu. Detalji stanične strukture otkrivaju se tek nakon posebnog kontrastiranja koje se postiže bojanjem ubijene stanice. Nova faza u proučavanju stanične strukture je elektronska mikroskopija, koja ima znatno veću rezoluciju stanične strukture u odnosu na svjetlosnu mikroskopiju. Kemijski sastav stanica proučava se cito- i histokemijskim metodama, koje omogućuju određivanje lokalizacije i koncentracije tvari u stanične strukture, intenzitet sinteze tvari i njihovo kretanje u stanicama. Citofiziološke metode omogućuju proučavanje funkcija stanica.

Građa stanice

Stanice svih organizama imaju jedinstveni strukturni plan, koji jasno pokazuje zajedništvo svih životnih procesa. Svaka stanica uključuje dva neraskidivo povezana dijela: citoplazmu i jezgru. I citoplazma i jezgra karakteriziraju složenost i strogo uređena struktura, a zauzvrat uključuju mnogo različitih strukturnih jedinica koje obavljaju vrlo specifične funkcije.

Ljuska. Ona izravno komunicira s vanjsko okruženje te međudjelovanje sa susjednim stanicama (kod višestaničnih organizama).

Školjka je običaj ćelije. Ona budno osigurava da nepotrebne tvari ne prodru u kavez. u trenutku tvari; naprotiv, tvari koje su stanici potrebne mogu računati na njenu maksimalnu pomoć.

Ljuska jezgre je dvostruka; sastoji se od unutarnje i vanjske nuklearne membrane. Između ovih membrana nalazi se perinuklearni prostor. Vanjska nuklearna membrana obično je povezana s kanalima endoplazmatskog retikuluma.

Ljuska jezgre sadrži brojne pore. Nastaju zatvaranjem vanjske i unutarnje membrane i imaju različite promjere. Neke jezgre, poput jezgre jajeta, imaju mnogo pora i nalaze se u pravilnim razmacima na površini jezgre. Broj pora u jezgrinoj ovojnici varira razne vrste stanice. Pore ​​se nalaze na jednakoj udaljenosti jedna od druge. Budući da promjer pora može varirati, au nekim slučajevima njezini zidovi imaju prilično složenu strukturu, čini se da se pore skupljaju, zatvaraju ili, obrnuto, šire. Zahvaljujući porama karioplazma dolazi u izravan kontakt s citoplazmom. Prilično velike molekule nukleozida, nukleotida, aminokiselina i proteina lako prolaze kroz pore i tako se odvija aktivna izmjena između citoplazme i jezgre.

Citologija

Znanost koja proučava strukturu i funkciju stanica naziva se citologija.

Tijekom proteklog desetljeća napravio je velik napredak, ponajviše zahvaljujući razvoju novih metoda za proučavanje stanica.

Glavni "alat" citologije je mikroskop, koji omogućuje proučavanje strukture stanice pri povećanju od 2400-2500 puta. Stanice se proučavaju u živom obliku, kao i nakon posebnog tretmana. Potonji se svodi na dvije glavne faze.

Prvo se stanice fiksiraju, odnosno ubijaju brzodjelujućim tvarima koje su toksične za stanice i ne uništavaju njihove strukture. Druga faza je bojanje preparata. Temelji se na činjenici da različiti dijelovi stanice percipiraju određene boje s različitim stupnjevima intenziteta. Zahvaljujući tome, moguće je jasno identificirati različite strukturne komponente stanice, koje nisu vidljive bez bojenja zbog sličnog indeksa loma. Vrlo često se koristi metoda izrade sekcija. Da bi se to postiglo, tkiva ili pojedinačne stanice, nakon posebne obrade, zatvaraju se u čvrsti medij (parafin, celoidin), nakon čega se pomoću posebnog uređaja - mikrotoma opremljenog oštrom britvom, polažu na tanke dijelove s debljine 3 mikrona (mikron = 0,001 mm).

1. Nemaju svi organizmi staničnu strukturu.

Stanična organizacija rezultat je duge evolucije, kojoj su prethodili nestanični (predstanični) oblici života. Prije pretrage fiksirani i obojeni preparati stavljaju se u medij visokog indeksa loma (glicerin, kanadski balzam i dr.). Zahvaljujući tome, oni postaju transparentni, što olakšava proučavanje lijeka.

U suvremenoj citologiji razvijen je niz novih metoda i tehnika čijom su se primjenom iznimno produbile spoznaje o građi i fiziologiji stanice.

Primjena biokemijskih i citokemijskih metoda vrlo je važna za proučavanje stanica. Trenutno ne možemo samo proučavati strukturu stanice, već je i odrediti kemijski sastav i njegove promjene tijekom života stanice. Mnoge od ovih metoda oslanjaju se na upotrebu reakcija boja za razlikovanje određenih kemikalije ili skupine tvari. Proučavanje raspodjele tvari različitog kemijskog sastava u stanici reakcijama boje je citokemijska metoda. Od velike je važnosti za proučavanje metabolizma i drugih aspekata fiziologije stanice.

Mikroskop i ćelija

Ultraljubičasta mikroskopija naširoko se koristi u modernoj citologiji. Ultraljubičaste zrake su nevidljive ljudskom oku, ali ih opaža fotografska ploča. Neke organske tvari (nukleinske kiseline) koje igraju posebno važnu ulogu u životu stanice selektivno apsorbiraju ultraljubičaste zrake. Stoga se iz fotografija snimljenih ultraljubičastim zrakama može prosuditi raspodjela nukleinskih tvari u stanici.

Razvijen je niz sofisticiranih metoda za proučavanje prodiranja različitih tvari iz okoline u stanicu.

U tu svrhu koriste se posebno intravitalne (vitalne) boje. To su bojila (na primjer, neutralna crvena) koja prodiru u stanicu, a da je ne ubijaju. Promatrajući živu vitalno obojenu stanicu, može se prosuditi o putovima prodiranja i nakupljanja tvari u stanici.

Elektronska mikroskopija imala je osobito važnu ulogu u razvoju citologije, kao iu proučavanju fine strukture protozoa.

Elektronski mikroskop se temelji na drugačijem principu od optičkog svjetlosnog mikroskopa. Objekt se proučava u snopu elektrona koji brzo lete. Valna duljina elektronskih zraka mnogo je tisuća puta manja od valne duljine svjetlosnih zraka. To omogućuje postizanje znatno veće razlučivosti, tj. mnogo većeg povećanja nego u svjetlosnom mikroskopu. Snop elektrona prolazi kroz predmet koji se proučava i zatim pada na fluorescentni ekran, na koji se projicira slika objekta. Da bi predmet bio proziran za snop elektrona, mora biti vrlo tanak. Konvencionalni dijelovi mikrotoma debljine 3-5 mikrona potpuno su neprikladni za to. Oni će u potpunosti apsorbirati snop elektrona. Stvoreni su posebni uređaji - ultramikrotomi, koji omogućuju dobivanje presjeka zanemarive debljine, reda veličine 100-300 angstrema (angstrem je jedinica duljine jednaka jednom desettisućitom mikronu). Razlike u apsorpciji elektrona u različitim dijelovima stanice su toliko male da se bez posebne obrade ne mogu otkriti na ekranu elektronskog mikroskopa. Stoga se predmeti koji se proučavaju prethodno tretiraju tvarima koje su nepropusne ili teško prodiru za elektrone. Takva tvar je osmijev tetroksid (Os04). Različiti dijelovi stanice ga apsorbiraju u različitim stupnjevima, koji stoga zadržavaju elektrone na različite načine.

Pomoću elektronskog mikroskopa mogu se dobiti povećanja od reda 100 000.

Elektronska mikroskopija otvara nove perspektive u proučavanju stanične organizacije.

Dijagram strukture stanice

Na sl. 15 i sl. 16 uspoređuje dijagram strukture stanice, kako je prikazan dvadesetih godina ovog stoljeća i kako je prikazan u današnje vrijeme.

Izvana je stanica od okoline omeđena tankom staničnom membranom, koja ima važnu ulogu u regulaciji ulaska tvari u citoplazmu. Glavna tvar citoplazme ima složen kemijski sastav.

Temelji se na proteinima koji su u stanju koloidne otopine. Proteini su složene organske tvari s velikim molekulama (njihova molekularna težina je vrlo velika, mjerena u desecima tisuća u odnosu na atom vodika) i velikom kemijskom pokretljivošću. Osim bjelančevina, citoplazma sadrži i mnoge druge organske spojeve (ugljikohidrate, masti), među kojima posebno važnu ulogu u životu stanice imaju složene organske tvari – nukleinske kiseline. Od anorganskih komponente Citoplazmom prije svega treba nazvati vodu, koja težinski čini znatno više od polovice svih tvari koje čine stanicu. Voda je važna kao otapalo jer se metaboličke reakcije odvijaju u tekućem mediju. Osim toga, stanica sadrži ione soli (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+ itd.).

U glavnoj tvari citoplazme nalaze se organele - stalno prisutne strukture koje obavljaju određene funkcije u životu stanice. Među njima mitohondriji imaju važnu ulogu u metabolizmu. U svjetlosnom mikroskopu vidljivi su u obliku malih štapića, niti, a ponekad i granula.

Elektronski mikroskop pokazao je da je struktura mitohondrija vrlo složena. Svaki mitohondrij ima ljusku koja se sastoji od tri sloja i unutarnje šupljine.

Iz školjke u ovu šupljinu ispunjenu tekućim sadržajem strše brojne pregrade koje ne dopiru do suprotne stijenke, zvane kriste. Citofiziološka istraživanja su pokazala da su mitohondriji organele s kojima respiratorni procesi stanica (oksidativno). U unutarnjoj šupljini, na ljusci i kristama, lokalizirani su respiratorni enzimi (organski katalizatori), koji osiguravaju složene kemijske transformacije koje čine proces disanja.

U citoplazmi se, osim mitohondrija, nalazi i složen sustav membrana, koje zajedno tvore endoplazmatski retikulum (slika 16.).

Elektronsko mikroskopske studije pokazale su da su membrane endoplazmatskog retikuluma dvostruke. Na strani koja je okrenuta prema glavnoj tvari citoplazme, svaka membrana sadrži brojne granule (nazvane "Pallasova tijela" po znanstveniku koji ih je otkrio). Ove granule sadrže nukleinske kiseline (odnosno ribonukleinsku kiselinu), zbog čega se nazivaju i ribosomi. Na endoplazmatskom retikulumu, uz sudjelovanje ribosoma, odvija se jedan od glavnih procesa života stanice - sinteza proteina.

Neke od citoplazmatskih membrana lišene su ribosoma i tvore poseban sustav koji se naziva Golgijev aparat.

Ova tvorevina je otkrivena u stanicama već dosta dugo, jer se može otkriti posebnim metodama kada se ispituje pod svjetlosnim mikroskopom. Međutim, fina struktura Golgijevog aparata postala je poznata tek kao rezultat proučavanja elektronskog mikroskopa. Funkcionalni značaj ove organele svodi se na činjenicu da su razne tvari sintetizirane u stanici koncentrirane u području aparata, na primjer, zrnca sekrecije u žljezdanim stanicama itd. Membrane Golgijevog aparata povezane su s endoplazmatski retikulum. Moguće je da se na membranama Golgijevog aparata odvija niz sintetskih procesa.

Endoplazmatski retikulum povezan je s vanjskom ovojnicom jezgre. Ova veza očito igra značajnu ulogu u interakciji između jezgre i citoplazme. Endoplazmatski retikulum također ima vezu s vanjskom membranom stanice i na nekim mjestima izravno prelazi u nju.

Elektronskim mikroskopom u stanicama je otkrivena još jedna vrsta organela - lizosomi (slika 16).

Veličinom i oblikom podsjećaju na mitohondrije, ali ih je lako razlikovati od njih po odsutnosti fine unutarnje strukture tako karakteristične i tipične za mitohondrije. Prema većini modernih citologa, lizosomi sadrže probavne enzime povezane s razgradnjom velikih molekula organskih tvari koje ulaze u stanicu. To su kao rezervoari enzima koji se postupno koriste u životu stanice.

U citoplazmi životinjskih stanica centrosom se obično nalazi uz jezgru. Ova organela ima trajnu strukturu. Sastoji se od devet ultramikroskopskih štapićastih tvorevina, zatvorenih u posebno diferenciranoj zbijenoj citoplazmi. Centrosom je organela povezana sa staničnom diobom.

Riža. 16. Dijagram stanične strukture, prema suvremenim podacima, uzimajući u obzir elektronske mikroskopske studije:

1 - citoplazma; 2 - Golgijev aparat, 3 - centrosom; 4 - mitohondrije; 5 - endoplazmatski retikulum; 6 - jezgra; 7 - jezgrica; 8 - lizosomi.

Osim navedenih citoplazmatskih organela stanice, ona može sadržavati različite posebne strukture i inkluzije povezane s metabolizmom i obavljanjem raznih posebnih funkcija karakterističnih za određenu stanicu. Životinjske stanice obično sadrže glikogen, odnosno životinjski škrob. Ovo je rezervna tvar koja se troši u metaboličkom procesu kao glavni materijal za oksidativne procese. Često postoje masne inkluzije u obliku malih kapljica.

Specijalizirane stanice, poput mišićnih stanica, imaju posebna kontraktilna vlakna povezana s kontraktilnom funkcijom tih stanica. U biljnim stanicama prisutan je niz posebnih organela i inkluzija. U zelenim dijelovima biljaka uvijek su prisutni kloroplasti - proteinska tijela koja sadrže zeleni pigment klorofil, uz čije sudjelovanje se provodi fotosinteza - proces zračne prehrane biljke. Škrobna zrna, kojih kod životinja nema, obično se ovdje nalaze kao rezervna tvar. Za razliku od životinja, biljne stanice Imaju, osim vanjske membrane, čvrste slojeve vlakana, što određuje posebnu čvrstoću biljnih tkiva.

Dioba stanica

Sposobnost stanica da se same razmnožavaju temelji se na jedinstveno svojstvo Samokopiranje DNK i strogo ekvivalentna dioba reproduciranih kromosoma tijekom procesa mitoze. Kao rezultat diobe nastaju dvije stanice, identične izvornoj u genetskim svojstvima i s ažuriranim sastavom jezgre i citoplazme. Procesi samoreprodukcije kromosoma, njihove diobe, stvaranja dviju jezgri i diobe citoplazme vremenski su odvojeni, zajedno čineći mitotski ciklus stanice. Ako se nakon diobe stanica počne pripremati za sljedeću diobu, mitotski ciklus poklapa se s životni ciklus stanice. Međutim, u mnogim slučajevima, nakon diobe (a ponekad i prije nje), stanice napuštaju mitotski ciklus, diferenciraju se i obavljaju jednu ili drugu posebnu funkciju u tijelu. Sastav takvih stanica može se ažurirati zbog podjela slabo diferenciranih stanica. U nekim tkivima diferencirane stanice mogu ponovno ući u mitotski ciklus. U živčanog tkiva diferencirane stanice se ne dijele; mnogi od njih žive koliko i tijelo u cjelini, odnosno kod ljudi - nekoliko desetljeća. Istovremeno, jezgre živčane stanice ne gube sposobnost diobe: transplantirane u citoplazmu stanica raka, jezgre neurona sintetiziraju DNA i dijele se. Pokusi s hibridnim stanicama pokazuju utjecaj citoplazme na manifestaciju nuklearnih funkcija. Neadekvatna priprema za diobu sprječava mitozu ili narušava njezin tijek. Tako u nekim slučajevima ne dolazi do diobe citoplazme i nastaje dvojezgrena stanica. Ponavljana dioba jezgri u stanici koja se ne dijeli dovodi do pojave višejezgrenih stanica ili složenih supracelularnih struktura (simplasta), na primjer u poprečno-prugastim mišićima. Ponekad je reprodukcija stanica ograničena na reprodukciju kromosoma, pa se formira poliploidna stanica, koja ima dvostruki (u usporedbi s izvornom stanicom) skup kromosoma. Poliploidizacija dovodi do povećane sintetske aktivnosti i povećanja veličine i mase stanica.

Jedan od glavnih bioloških procesa koji osigurava kontinuitet životnih oblika i koji je u osnovi svih oblika reprodukcije je proces diobe stanica. Ovaj proces, poznat kao kariokineza ili mitoza, odvija se s nevjerojatnom dosljednošću, sa samo nekim varijacijama u detaljima, u stanicama svih biljaka i životinja, uključujući protozoe. Tijekom mitoze kromosomi su ravnomjerno raspoređeni i dupliciraju se između stanica kćeri. Iz bilo kojeg dijela svakog kromosoma stanice kćeri dobivaju polovicu. Ne ulazeći u detaljan opis mitoze, zabilježit ćemo samo njezine glavne točke (sl.).

U prvoj fazi mitoze, koja se naziva profaza, kromosomi u obliku niti postaju jasno vidljivi u jezgri.

Riža. Shema diobe mitotske stanice:

1 - nefisijska jezgra;

2-6 - uzastopne faze nuklearne promjene u profazi;

7-9 - metafaza;

10 - anafaza;

11-13 - telofaza. različite dužine.

U jezgri koja se ne dijeli, kao što smo vidjeli, kromosomi izgledaju poput tankih, nepravilno smještenih niti isprepletenih jedna s drugom. U profazi se skraćuju i zadebljaju. Istodobno, ispada da je svaki kromosom dvostruki. Njegovom duljinom prolazi praznina koja dijeli kromosom na dvije susjedne i potpuno slične polovice.

U sljedećoj fazi mitoze - metafazi - nuklearna membrana se uništava, jezgrice se rastvaraju i kromosomi se nalaze u citoplazmi. Svi su kromosomi poredani u jednom redu, tvoreći takozvanu ekvatorsku ploču. Centrosom prolazi kroz značajne promjene. Podijeljen je na dva dijela, koji se razilaze, a između njih se stvaraju niti koje tvore akromatsko vreteno. Ekvatorska ploča kromosoma nalazi se duž ekvatora ovog vretena.

U fazi anafaze dolazi do procesa divergencije na suprotnim polovima kromosoma kćeri, koji nastaje, kao što smo vidjeli, kao rezultat uzdužnog cijepanja kromosoma majke. Kromosomi koji se razilaze u anafazi klize duž niti akromatinskog vretena i na kraju se okupljaju u dvije skupine u području centrosoma.

Tijekom posljednje faze mitoze - telofaze - obnavlja se struktura nedijeleće jezgre. Oko svake skupine kromosoma formira se nuklearna ovojnica. Kromosomi se rastežu i stanjuju, pretvarajući se u dugačke, nasumično raspoređene tanke niti. Oslobađa se jezgrin sok u kojem se pojavljuje nukleolus.

Istodobno sa stadijima anafaze i telofaze, stanična citoplazma se dijeli na dvije polovice, što se obično provodi jednostavnim sužavanjem.

Kao što se može vidjeti iz našeg kratkog opisa, proces mitoze prvenstveno se svodi na pravilnu raspodjelu kromosoma između jezgri kćeri. Kromosomi se sastoje od snopova nitimastih molekula DNA smještenih duž uzdužne osi kromosoma. Prividnom početku mitoze prethodi, kao što je sada utvrđeno preciznim kvantitativnim mjerenjima, udvostručenje DNA, o čijem smo molekularnom mehanizmu već raspravljali gore.

Dakle, mitoza i cijepanje kromosoma tijekom nje samo je vidljivi izraz procesa duplikacije (autoreprodukcije) molekula DNA, koji se provode na molekularnoj razini. DNA određuje sintezu proteina preko RNA. Kvalitativne značajke proteina su "kodirane" u strukturi DNA. Stoga je očito da precizna podjela kromosoma u mitozi, temeljena na reduplikaciji (autoreprodukciji) molekula DNA, leži u podlozi “nasljedne informacije” u nizu uzastopnih generacija stanica i organizama.

Broj kromosoma, kao i njihov oblik, veličina itd. je karakteristična značajka svaku vrstu organizma. Ljudi, na primjer, imaju 46 kromosoma, smuđ - 28, obična pšenica - 42, itd.

Biologija stanice općenito je svima poznata školski plan i program. Pozivamo vas da se prisjetite onoga što ste nekada naučili, ali i otkrijete nešto novo o tome. Naziv "ćelija" predložio je još 1665. godine Englez R. Hooke. No, tek se u 19. stoljeću počinje sustavno proučavati. Znanstvenike je, među ostalim, zanimala i uloga stanica u tijelu. Mogu biti dio mnogih različitih organa i organizama (jajašca, bakterije, živci, crvena krvna zrnca) ili biti neovisni organizmi (praživotinje). Unatoč svoj njihovoj raznolikosti, postoji mnogo zajedničkog u njihovim funkcijama i strukturi.

Funkcije stanica

Svi su različiti po obliku, a često i po funkciji. Stanice tkiva i organa istog organizma mogu se jako razlikovati. Međutim, stanična biologija ističe funkcije koje su zajedničke svim njihovim varijantama. Ovdje se uvijek odvija sinteza proteina. Ovaj proces je kontroliran Stanica koja ne sintetizira proteine ​​je u biti mrtva. Živa stanica je ona čiji se sastavni dijelovi neprestano mijenjaju. Međutim, glavne klase tvari ostaju nepromijenjene.

Svi procesi u stanici odvijaju se pomoću energije. To su prehrana, disanje, razmnožavanje, metabolizam. Dakle, živu stanicu karakterizira činjenica da se u njoj cijelo vrijeme odvija izmjena energije. Svaki od njih ima zajedničko najvažnije svojstvo - sposobnost skladištenja i trošenja energije. Ostale funkcije uključuju podijeljenost i razdražljivost.

Sve žive stanice mogu reagirati na kemijske ili fizičke promjene okolina koja ih okružuje. To se svojstvo naziva ekscitabilnost ili razdražljivost. U stanicama, kada su uzbuđene, mijenja se brzina razgradnje tvari i biosinteze, temperatura i potrošnja kisika. U tom stanju obavljaju funkcije koje su im svojstvene.

Građa stanice

Njegova struktura je prilično složena, iako se smatra najjednostavnijim oblikom života u znanosti kao što je biologija. Ćelije se nalaze u međustaničnu tvar. Omogućuje im disanje, prehranu i mehaničku čvrstoću. Jezgra i citoplazma glavne su komponente svake stanice. Svaki od njih prekriven je membranom čiji je građevni element molekula. Biologija je utvrdila da se membrana sastoji od mnogo molekula. Postavljeni su u nekoliko slojeva. Zahvaljujući membrani, tvari prodiru selektivno. U citoplazmi se nalaze organele - najmanje strukture. To su endoplazmatski retikulum, mitohondriji, ribosomi, stanični centar, Golgijev kompleks, lizosomi. Proučavajući slike prikazane u ovom članku, bolje ćete razumjeti kako stanice izgledaju.

Membrana

Endoplazmatski retikulum

Ova organela je tako nazvana zbog činjenice da se nalazi u središnjem dijelu citoplazme (s grčki jezik riječ "endon" prevodi se kao "unutra"). EPS je vrlo razgranat sustav vezikula, cjevčica i tubula različitih oblika i veličina. Ograničeni su membranama.

Postoje dvije vrste EPS-a. Prvi je granularni, koji se sastoji od cisterni i tubula, čija je površina posuta granulama (zrncima). Druga vrsta EPS-a je agranularna, odnosno glatka. Ribosomi su grana. Zanimljivo je da se granularni EPS uglavnom opaža u stanicama životinjskih embrija, dok je kod odraslih oblika obično agranularan. Kao što znate, ribosomi su mjesto sinteze proteina u citoplazmi. Na temelju toga možemo pretpostaviti da se granularni EPS javlja pretežno u stanicama u kojima se odvija aktivna sinteza proteina. Smatra se da je agranularna mreža zastupljena uglavnom u onim stanicama u kojima se odvija aktivna sinteza lipida, odnosno masti i raznih tvari sličnih mastima.

Obje vrste EPS-a ne sudjeluju samo u sintezi organskih tvari. Ovdje se te tvari nakupljaju i transportiraju na potrebna mjesta. EPS također regulira metabolizam koji se odvija između okoline i stanice.

Ribosomi

Mitohondriji

Energetske organele uključuju mitohondrije (na gornjoj slici) i kloroplaste. Mitohondriji su svojevrsna energetska stanica svake stanice. U njima se energija izvlači iz hranjivih tvari. Mitohondriji se razlikuju po obliku, ali najčešće su granule ili filamenti. Njihov broj i veličina nisu konstantni. Ovisi o funkcionalnoj aktivnosti pojedine stanice.

Ako pogledate elektronsku mikrografiju, primijetit ćete da mitohondriji imaju dvije membrane: unutarnju i vanjsku. Unutarnji tvori izbočine (kriste) prekrivene enzimima. Zahvaljujući prisutnosti krista ukupna površina mitohondrija se povećava. Ovo je važno za aktivno odvijanje aktivnosti enzima.

Znanstvenici su otkrili specifične ribosome i DNK u mitohondrijima. To omogućuje tim organelama da se neovisno razmnožavaju tijekom stanične diobe.

Kloroplasti

Što se tiče kloroplasta, oblik je disk ili lopta s dvostrukom ljuskom (unutarnjom i vanjskom). Unutar ove organele nalaze se i ribosomi, DNA i grana - posebne membranske tvorevine povezane i s unutarnjom membranom i međusobno. Klorofil se nalazi upravo u membranama grana. Zahvaljujući njemu energija sunčeva svjetlost Adenozin trifosfat (ATP) se pretvara u kemijsku energiju. U kloroplastima se koristi za sintezu ugljikohidrata (nastaju iz vode i ugljičnog dioksida).

Slažete se, morate znati gore navedene informacije ne samo da biste položili test biologije. Ćelija je građevinski materijal, od kojih se sastoji naše tijelo. Da i sve divlje životinje- složena zbirka stanica. Kao što vidite, imaju mnogo komponenti. Na prvi pogled može se činiti da proučavanje strukture stanice nije lak zadatak. Međutim, ako pogledate, ova tema i nije tako komplicirana. Potrebno ga je poznavati kako bi se dobro poznavao znanost kao što je biologija. Sastav ćelije jedna je od njegovih temeljnih tema.